专利名称：流量检测专用集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路，特别是一种专门用于检测液体或气体流量的专用集成电路。
背景技术：
随着电子信息技术的快速发展，许多传统的流量检测仪表通过增加电子装置，实现了仪表的信息化和智能化。例如，用于千家万户的水表，在表针上加装磁铁，并在该表针附近安装两只干簧管，即可提取水流量信息，在此基础上增加流量检测电子装置就可以做成各种智能化的水表。如卡式水表、无线电测控水表、有线测控水表等。目前，这类水表电子装置的核心部件几乎都采用单片计算机芯片，通过硬件和软件实现对水表信息的采集、处理、并实现各种管理功能。由于软件运行也存在失效的问题，虽然在大部分单片机中都配置了看门狗电路，但软件程序跑飞的故障并不能彻底根除。如果能用专用集成电路芯片——全部采用硬件逻辑控制的专用芯片，作为流量检测电子装置的核心部件，则可避免软件失效的问题，大大提高这类电子装置的运行可靠性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不使用软件，而是全部采用硬件逻辑控制的专门用于检测液体或气体流量的专用集成电路。本发明具体提供了流量检测专用集成电路，其特征在于包括流量异常解锁单元U1,指令接收单元U2,电机驱动控制单元U3,磁干扰及拆表检测单元U4,通讯线路检测单元U5,电机过载检测单元U6,电池电压检测单元U7，计数开关故障检测及脉冲产生单元U8，流量计数单元U9,系统时钟选择单元U10和数据发送单元U11 ；其中，流量异常解锁单元U1用于流量检测异常时，向电机驱动控制单元U3发出关闭阀门的电机驱动信号并接收排除异常后的解锁信号；指令接收单元U2用于接收来自外部的通讯指令，并根据指令向其它单元发出执行信号;电机驱动控制单元U3用于驱动关闭或打开阀门的电机；磁干扰及拆表检测单元U4用于检测外部异常磁场干扰流量检测干簧管的工作情况，并检测防拆表开关的工作情况，如发现异常，则向电机驱动控制单元U3发出关闭阀门的电机驱动信号，并记录异常状态；通讯线路检测单元U5用于检测通讯线是否正常，如发现线路故障，则记录故障状态；电机过载检测单元U6检测关闭和打开阀门时电机电流是否过载，如发现过载，则立即向电机驱动控制单元U3发出停止电机工作的信号，并记录过载状态；电池电压检测单元U7用于检测备用电池电压是否正常，如发现电池电压偏低，则记录偏低状态；
计数开关故障检测及脉冲产生单元U8用于检测计数开关工作是否正常并产生计数脉冲，如发现计数开关工作异常，则记录异常状态；流量计数单元U9用于流量计数，当外部指令发送流量数据时，则将数据转送数据发送单元U11,用于数据发送；系统时钟选择单兀Ultl用于系统时钟的产生和选择；数据发送单元U11用于数据发送。本发明所述流量检测专用集成电路，其特征在于流量异常解锁单元U1、指令接收单元U2、电机驱动控制单元U3、磁干扰及拆表检测单元U4、通讯线路检测单元u5、电机过载检测单元u6、电池电压检测单元U7、计数开关故障检测及脉冲产生单元U8、流量计数单元U9与系统时钟选择单元U10这十者之间相互连接；指令接收单元U2,系统时钟选择单元U10,数据发送单元U11这三者之间相互连接(其组成原理框图如图1所示)。本发明所述流量检测专用集成电路，其特征在于所述集成电路采用LQFP48型封装，共有48只引脚，其中流量异常解锁单元U1与21引脚UNLOCK，17引脚RESET相接；指令接收单元U2与11引脚CMDCP，12引脚GT，9引脚ENCP相接；电机驱动控制单元U3与17引脚RESET，24引脚NSW1，26引脚NSW0，29引脚VB，28引脚OPEN, 30引脚Ν0ΡΕΝ, 32引脚CLOSE, 33引脚NCLOSE相接；磁干扰及拆表检测单元U4与46引脚G1B，47弓丨脚Gl，44弓丨脚G2B，45引脚G2，37引脚GC，39引脚HGB，41引脚HG，17引脚RESET相接；通讯线路检测单元U5与11引脚CMDCP，17引脚RESET, 13引脚WIRE相接；电机过载检测单元U6与34引脚MOTEB，36引脚MOTE，17引脚RESET相接；电池电压检测单元U7与23引脚VBE，17引脚RESET相接；计数开关故障检测及脉冲产生单元U8与46引脚G1B，47引脚Gl，44引脚G2B，45引脚G2，37引脚GC，24引脚NSW1，17引脚RESET相接；流量计数单元U9与17引脚RESET相接； 系统时钟选择单元U1。与I引脚SEL，7引脚CLK1，5引脚CLK2，3引脚CLK3，9引脚ENCP相接；数据发送单元U11与17引脚RESET，9引脚ENCP，15引脚CPOUT，24引脚NSWl，26引脚NSWO相接。本发明所述流量检测专用集成电路可以采用LQFP48型封装，共有48只引脚，除了已经说明的各引脚与电路内部的连接关系之外，剩余2，4，6，8，10，14，16，20，22，25，27，31，35，38，40，48共16只引脚空着未用，在图内部用符号NC标注。本发明所述流量检测专用集成电路其型号为DX0601型。采用本发明的DX0601型专用集成电路制作流量检测电子装置，没有运行软件，全部采用硬件逻辑控制，能够避免在流量检测电子装置中使用单片机出现的软件故障问题，具有很高的长期运行可靠性，因而具有显著的技术进步。
图1为本发明组成原理框图。图2为本发明组成结构框图。
图3为流量异常解锁单元U1的逻辑电路图。图4为指令接收单元U2的逻辑电路图。图5为电机驱动控制单元U3的逻辑电路图。图6为磁干扰及拆表检测单元U4的逻辑电路图。图7为通讯线路检测单元U5的逻辑电路图。图8为电机过载检测单元U6的逻辑电路图。图9为电池电压检测单元U7的逻辑电路图。图10为计数开关故障检测及脉冲产生单元U8的逻辑电路图。图11为流量计数单元U9的逻辑电路图。图12为系统时钟选择单元U10的逻辑电路图。图13为数据发送单元U11的逻辑电路图。图14为图4U2单元中JCNT24的逻辑电路图。图15为图1OU8单元中GHG的逻辑电路图。图16为图1lU9单元中ADD16的 逻辑电路图。图17为图12U1(I单元中ADD8的逻辑电路图。图18为图UU11单元中SUB8洪有3个)的逻辑电路图。图19为本实施例1电路的封装和引脚尺寸图。图20为采用本发明集成电路构成流量检测电子装置的组成原理框图。图21为采用本发明集成电路构成流量检测电子装置的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图详述本发明技术方案。实施例1由图1可知，在本发明的组成原理中，包括流量异常解锁单元U1，指令接收单元U2,电机驱动控制单元U3,磁干扰及拆表检测单元U4,通讯线路检测单元U5,电机过载检测单元U6,电池电压检测单元U7,计数开关故障检测及脉冲产生单元U8,流量计数单元U9,系统时钟选择单元U10和数据发送单元U11 ;其中流量异常解锁单元U1、指令接收单元u2、电机驱动控制单元U3、磁干扰及拆表检测单元U4、通讯线路检测单元u5、电机过载检测单元u6、电池电压检测单元U7、计数开关故障检测及脉冲产生单元U8、流量计数单元U9与系统时钟选择单元U10这十者之间相互连接；指令接收单元U2,系统时钟选择单元U10,数据发送单元U11这三者之间相互连接。流量异常解锁单元U1用于流量检测异常时，向电机驱动控制单元U3发出关闭阀门的电机驱动信号并接收排除异常后的解锁信号，它与21引脚UNLOCK，17引脚RESET相接(如图2所示);指令接收单元U2用于接收来自外部的通讯指令，并根据指令向其它单元发出执行信号，它与11引脚CMDCP，12引脚GT，9引脚ENCP相接；电机驱动控制单元U3用于驱动关闭或打开阀门的电机，它与17引脚RESET，24引脚NSW1，26引脚NSW0，29引脚VB，28引脚OPEN，30引脚Ν0ΡΕΝ，32引脚CLOSE，33引脚NCLOSE相接；磁干扰及拆表检测单元U4用于检测外部异常磁场干扰流量检测干簧管的工作情况并检测防拆表开关的工作情况，如发现异常，则向电机驱动控制单元U3发出关闭阀门的电机驱动信号，并记录异常状态，它与46引脚G1B，47引脚Gl，44引脚G2B，45引脚G2，37引脚GC，39引脚HGB，41引脚HG，17引脚RESET相接；通讯线路检测单元U5用于检测通讯线是否正常，如发现线路故障，则记录故障状态，它与11引脚CMDCP, 17引脚RESET，13引脚WIRE相接;电机过载检测单元U6检测关闭和打开阀门时电机电流是否过载，如发现过载，则立即向电机驱动控制单元U3发出停止电机工作的信号，并记录过载状态，它与34引脚M0TEB，36引脚M0TE，17引脚RESET相接；电池电压检测单元U7用于检测备用电池电压是否正常，如发现电池电压偏低，则记录偏低状态，它与23引脚VBE，17引脚RESET相接；计数开关故障检测及脉冲产生单元U8用于检测计数开关工作是否正常并产生计数脉冲，如发现计数开关工作异常，则记录异常状态，它与46引脚G1B，47引脚Gl，44引脚G2B，45引脚G2，37引脚GC，24引脚NSWl，17引脚RESET相接；流量计数单元％用于流量计数，当外部指令发送流量数据时，则将数据转送数据发送单元U11,用于数据发送，它与17引脚RESET相接；系统时钟选择单元Ultl用于系统时钟的产生和选择，它与I引脚SEL，7引脚CLK1，5引脚CLK2，3引脚CLK3，9引脚ENCP相接;数据发送单元U11用于数据发送，它与17引脚RESET，9引脚ENCP，15引脚CPOUT，24引脚NSWl，26引脚NSWO相接。各单元的逻辑电路图如图3 13所示，图14 18是部分单元元件的逻辑电路图，图19为本专用集成电路的封装和引脚尺寸图。实施例2采用本发明流量检测专用集成电路的二线制流量检测电子装置。图20为采用本发明集成电路构成流量检测电子装置的电路原理图。所述电子装置包括时钟电路、上电复位电路、输入滤波保护电路、备用电池B、二极管DB、电源滤波电解电容器E、输入电阻R1、输入接口 JIN以及两只干簧管，即1#干簧管和2#干簧管，还包括流量检测专用集成电路、干簧管滤波电路、门控电路、测线电路、电池检测电路以及通讯接收和发送电路。其中时钟电路、上电复位电路与流量检测专用集成电路相接，干簧管滤波电路与两只干簧管相接，还与流量检测专用集成电路相接，门控电路与流量检测专用集成电路相接，测线电路与流量检测专用集成电路相接，电池检测电路与流量检测专用集成电路相接，还与供电电源VCC相接，通讯接收和发送电路与流量检测专用集成电路相接，还与输入端VI相接。图21为采用本发明集成电路构成流量检测电子装置的电路原理图。其中DX0601为本发明所述流量检测专用集成电路，它是整个电子装置的控制核心，采用了本发明实施例I所述的专用集成电路，Rl，R2, Cl组成时钟电路；R3，C2组成上电复位电路；R5，R7，C4组成1#干簧管滤波电路；R4，R6，C3组成2#干簧管滤波电路；R8，C5组成门控电路；R9，C6组成测线电路；R10，Rll, R12，C7，NB组成电池检测电路；R13，R14，NI组成通讯接收和发送电路；Rl5，TVS，C8组成输入滤波保护电路；输入接口 JIN为二线接口，即是通讯接口，也是供电接口 ；RI为输入保护电阻；E为电源滤波电解电容器；B为备用电池，与二极管DB共同组成备用供电电路。流量检测专用集成电路中暂时不使用的一些引脚可以悬空，如第28引脚OPEN。未定义内部空着没有使用的引脚如第2引脚用字符NC标注。本实施例的工作过程如下当1#干簧管和2#干簧管各闭合一次后，流量检测专用集成电路内部记录一个流量单位，当外部控制设备向本电子装置发来通讯信号后，(通讯信号为一串约定的脉冲)，这些信号通过R14进入流量检测专用集成电路的CMDCP端口，流量检测专用集成电路根据通讯信号的指令，经过一个门控(GT)时间延时后，通过CPOUT端口发出回复信号，这些回复信号可以是流量信号，也可以是本电子装置的工作状态信号。当外部的二根连线出现断线故障时，测线电路的WIRE端电平发生变化，这时整个电子装置由备用电池B通过二极管DB向电源端VCC供电，由于整个装置的耗电量可以控制在十个微安之内，备用电池B的容量不需要太大，在备用电池B供电时，通过电池检测电路的输出电压VBE,可以判断电池的电压是正常还是偏低。在本实施例中，仅使用了本发明DX0601型专用集成电路构成流量检测电子装置的最基本功能，还有一些功能，例如磁干扰检测，拆表检测，驱动开关阀11电机功能等并不是所有流量检测电子装置中都必须具备的，在实施例中没有列出。上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.流量检测专用集成电路，其特征在于包括流量异常解锁单元(U1),指令接收单元(U2),电机驱动控制单元(U3)，磁干扰及拆表检测单元(U4)，通讯线路检测单元(U5)，电机过载检测单元(U6)，电池电压检测单元(U7),计数开关故障检测及脉冲产生单元(U8),流量计数单元(U9)，系统时钟选择单元(Ultl)和数据发送单元(U11)； 其中，流量异常解锁单元(U1)用于流量检测异常时，向电机驱动控制单元(U3)发出关闭阀门的电机驱动信号并接收排除异常后的解锁信号； 指令接收单元(U2)用于接收来自外部的通讯指令，并根据指令向其它单元发出执行信号; 电机驱动控制单元(U3)用于驱动关闭或打开阀门的电机； 磁干扰及拆表检测单元(U4)用于检测外部异常磁场干扰流量检测干簧管的工作情况，并检测防拆表开关的工作情况，如发现异常，则向电机驱动控制单元(U3)发出关闭阀门的电机驱动信号，并记录异常状态； 通讯线路检测单元(U5)用于检测通讯线是否正常，如发现线路故障，则记录故障状态；电机过载检测单元(U6)检测关闭和打开阀门时电机电流是否过载，如发现过载，则立即向电机驱动控制单元(U3)发出停止电机工作的信号，并记录过载状态； 电池电压检测单元(U7)用于检测备用电池电压是否正常，如发现电池电压偏低，则记录偏低状态； 计数开关故障检测及脉冲产生单元(U8)用于检测计数开关工作是否正常并产生计数脉冲，如发现计数开关工作异常，则记录异常状态； 流量计数单元(U9)用于流量计数，当外部指令发送流量数据时，则将数据转送数据发送单元(U11),用于数据发送； 系统时钟选择单兀(Ultl)用于系统时钟的产生和选择； 数据发送单元(U11)用于数据发送。
2.按照权利要求1所述流量检测专用集成电路，其特征在于流量异常解锁单元(Ui)、指令接收单元(U2)、电机驱动控制单元(U3)、磁干扰及拆表检测单元(U4)、通讯线路检测单元(U5)、电机过载检测单元(U6)、电池电压检测单元(U7)、计数开关故障检测及脉冲产生单元(U8)、流量计数单元(U9)与系统时钟选择单元(Ultl)这十者之间相互连接；指令接收单元(U2),系统时钟选择单元(Ultl),数据发送单元(U11)这三者之间相互连接。
3.按照权利要求1所述流量检测专用集成电路，其特征在于所述集成电路采用LQFP48型封装，共有48只引脚，其中流量异常解锁单元(U1)与21引脚(UNLOCK)，17引脚(RESET)相接； 指令接收单元(U2)与11引脚(CMDCP)，12引脚(GT), 9引脚(ENCP)相接； 电机驱动控制单元(U3)与17引脚(RESET)，24引脚(NSW1)，26引脚(NSW0)，29引脚(VB), 28 引脚(OPEN)，30 引脚(N0PEN)，32 引脚(CLOSE)，33 引脚(NCLOSE)相接； 磁干扰及拆表检测单元(U4)与46引脚(G1B)，47引脚(Gl)，44引脚(G2B)，45引脚(G2)，37 引脚(GC)，39 引脚(HGB)，41 引脚(HG)，17 引脚(RESET)相接； 通讯线路检测单元(U5)与11引脚(CMDCP)，17引脚(RESET)，13引脚(WIRE)相接； 电机过载检测单元(U6)与34引脚(M0TEB)，36引脚(M0TE)，17引脚(RESET)相接； 电池电压检测单元(U7)与23引脚(VBE)，17引脚(RESET)相接；计数开关故障检测及脉冲产生单元(U8)与46引脚(G1B)，47引脚(Gl)，44引脚(G2B)，.45 引脚(G2)，37 引脚(GC)，24 引脚(NSW1)，17 引脚(RESET)相接； 流量计数单元(U9)与17引脚(RESET)相接； 系统时钟选择单元(Ultl)与I引脚(SEL)，7引脚(CLK1)，5引脚(CLK2)，3引脚(CLK3)，.9引脚(ENCP)相接； 数 据发 送单元(U11)与17引脚(RESET),9引脚(ENCP)，15引脚(CP0UT)，24引脚(NSffl), 26 引脚(NSWO)相接。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种不使用软件，而是全部采用硬件逻辑控制的专门用于检测液体或气体流量的专用集成电路，其特征在于包括流量异常解锁单元(U1)，指令接收单元(U2)，电机驱动控制单元(U3)，磁干扰及拆表检测单元(U4)，通讯线路检测单元(U5)，电机过载检测单元(U6)，电池电压检测单元(U7)，计数开关故障检测及脉冲产生单元(U8)，流量计数单元(U9)，系统时钟选择单元(U10)和数据发送单元(U11)。采用本发明所述专用集成电路制作流量检测电子装置后，避免了这类电子装置中使用单片机，没有运行软件，全部采用硬件逻辑控制，具有很高的长期运行可靠性。
文档编号G01F15/00GK103033227SQ20121054110
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者王笑怡, 钟哲, 孙康 申请人:中国电子科技集团公司第四十七研究所